同期平均化の理解
定義: 同期平均化とは何ですか?
同期平均化 （時間領域平均化または信号平均化とも呼ばれる）は、 振動解析 周期的な速度同期を強化する 振動 ランダムノイズと非同期振動を抑制しながら、振動成分を効果的に抑制します。この手法は、シャフトを複数回転（1回転につき1回のタコメータ信号でトリガー）にわたって繰り返し振動をサンプリングし、各回転における対応するポイントを平均化することで機能します。各回転で同じように繰り返される周期成分は平均化によって増強され、ランダムノイズと非同期成分は打ち消されるため、信号対雑音比（S/N比）が劇的に向上します。.
同期平均化は、ギアの問題（個々のギアの噛み合い特性を分離する）を診断するのに特に効果的であり、標準的な方法では見えないノイズに埋もれた微妙な周期パターンを明らかにすることができます。 時間波形 または FFTスペクトル.
同期平均化の仕組み
プロセス
- トリガー信号: 1回転につき1回のパルス タコメーター または キーフェーザー 各回転の開始を定義します
- データセグメンテーション: 振動信号は、1回転につき1つの等しい長さのセグメントに分割されます。
- アライメント すべてのセグメントがトリガーパルスに整列（開始点が同じ）
- ポイントごとの平均化: 各セグメントの対応するポイントを平均化する
- 結果： 1回転を表す単一の平均波形
- ノイズ・リダクション： ランダム成分は打ち消し、周期成分は強化する
数学的基礎
- 周期的な信号はコヒーレントに加算される（位相加算）
- ランダムノイズは非コヒーレントに加算される（統計的にキャンセルされる）
- 信号対雑音比の改善∝√N、ここでNは平均回数
- 例: 100回の平均化によりSNRが10倍(20 dB)向上
アプリケーション
1. ギアボックス診断
最も一般的で強力なアプリケーション:
ギアメッシュアイソレーション
- 関心のあるギアと同期して平均する
- ギアのメッシュパターンを強化する
- 他のギアやベアリングを抑制する
- 個々の歯の欠陥を明らかにする
歯ごとの分析
- 平均波形は各歯のかみ合いを明確に示します
- 損傷した歯はパターンの逸脱として現れる
- どの歯が損傷しているかを特定できる
- 逸脱度からの重大度評価
2. ベアリング解析の強化
- 外輪欠陥分離のための外輪期間平均
- ベアリング欠陥による周期的な影響を強化
- 他の振動源からのマスキングを低減
- 特に騒音の多い環境で役立ちます
3. ねじり振動
- 回転と同期したねじり成分を強化する
- 横方向の振動と騒音を抑制
- ねじり共振と励起を明らかにする
4. バランス調整
利点
ノイズ・リダクション
- 信号対雑音比の劇的な改善
- ノイズより20～30 dB低い信号を抽出できる
- 過酷な環境でも測定が可能
誤った隔離
- 1つのコンポーネントの署名を他のコンポーネントの署名から分離します
- 例: ギアボックス内のピニオンメッシュとギアメッシュを分離する
- どのコンポーネントに欠陥があるのかを特定する
解像度の向上
- 微妙なパターンや欠陥を明らかにする
- 生の信号でマスクされた詳細を表示します
- 早期の障害検出が可能
要件と制限
要件
- タコメーター 信頼性の高い1回転1回のトリガーが必須
- 一定速度: 速度は比較的一定である必要があります（±1-2%）
- 十分な平均値: 通常、良好な結果を得るには50～200回転
- 周期信号: 真に周期的なコンポーネントのみを強調します
制限事項
- 非同期障害を抑制: ランダム欠陥、ほとんどのベアリング故障が減少
- 速度のバリエーション: ぼかし結果を平均化する際、速度が変化する
- 所要時間: 多くの回転にわたってデータを収集する必要がある
- リアルタイムではありません: 後処理が必要
他の技術との比較
同期平均と線形平均
- 同期: 時間領域での平均化、回転と同期、周期的な
- リニア： FFTスペクトルを平均化し、すべての周波数におけるランダムな変動を低減します
- ユースケース: ギアの場合は同期、一般的なスペクトル平滑化の場合は線形
同期平均法とエンベロープ解析
- 同期平均化: 時間領域、周期的なパターンを強調
- エンベロープ分析: 周波数領域、繰り返しの衝撃を検出
- 補足： 両方を組み合わせて包括的な分析が可能
実践的な実装
設定
- 1回転ごとに明確なパルスが記録されるタコメーターを設置する
- 平均数を設定する（通常は50～200）
- 信号の長さを定義します（1回転、10回転など）
- 速度の安定性を確認する
データ収集
- 平均期間にわたって振動データを取得する
- 機器は自動的にセグメント化して平均化する
- 平均波形を表示
- 平均信号（拡張スペクトル）のFFTを計算することが多い
解釈
- 平均波形を周期的なパターンについて調べる
- 欠陥を示す逸脱を探す
- 既知の有効な署名と比較する
- 偏差振幅から欠陥の重大性を定量化する
高度なバリエーション
ギア同期平均化
- 対象のギア（シャフトではない）からのトリガー
- 特定のギアのメッシュパターンを表示します
- エンコーダまたはマルチパルスタコメータが必要
マルチオーダー平均化
- 複数の注文を同時に平均化する
- 1×、2×、3×のコンポーネントを分離
- 包括的な注文内容を提供する
差信号
- 平均信号を生の信号から減算する
- 残差は削除されたもの（非同期コンポーネント）を示します
- ギアメッシュを取り外した後のベアリングの欠陥を特定するのに便利です
同期平均化は、ノイズや非同期成分を抑制しながら、周期的な速度同期振動パターンの可視性を飛躍的に向上させる高度な信号処理技術です。同期平均化を習得することで、高度なギアボックス診断、ノイズの多い環境における早期欠陥検出、複雑な機械における特定のコンポーネントシグネチャの分離が可能になります。.
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